水稻IDD家族转录因子在水稻根中的表达分析和功能鉴定

论文摘要

水稻既是重要的单子叶模式植物,又是我国重要的粮食作物。我国是一个灾害频发的国家,每年因干旱、涝灾和土壤的盐碱化而损失的粮食达上百亿公斤。而这些灾害直接的作用对象为根系。同时,随着人们对水稻根系研究的深入,水稻根系发育对地上部分的生长发育及产量的影响已经得到广泛认同。因此,对水稻根系发育的研究,了解其机理,并以此进行分子遗传改良,培育新型抗害水稻有十分重要的意义。本课题是在IDD转录因子家族影响拟南芥根发育的基础上开展的。通过启动子的表达分析、功能缺失突变植株、超表达植株的构建以及生物信息学的分析等方法,对水稻IDD家族转录因子进行了表达与功能研究,以揭示其在水稻根系发育中的作用。并且用正向遗传学的方法,筛选了以GAL4-UAS双因子系统构建的增强子陷阱水稻突变体库,以期发现和水稻IDD家族转录因子有相互作用的基因,帮助我们进一步了解水稻根系发育的模式。本研究的结果如下：1.采用启动子-报道基因融合方法对水稻IDD家族转录因子进行表达模式的分析,发现IDD2、IDD7、IDD9和IDD12均在中柱鞘的木质部表达。其中IDD2和IDD7从分生区到成熟区均有表达,而IDD9和IDD12则在伸长区以上的中柱鞘中表达。此外IDD7还在表皮、皮层和内皮层有表达。2.通过构建超表达和抑制表达植株,并对其根表型加以对比分析,发现抑制IDD12基因的表达会导致水稻根尖分生区直径变大,而超表达该基因后,转化苗主根的直径较野生型有轻微的减小。通过切片发现在抑制表达植株中,细胞呈现膨大。3.通过水稻突变体库筛选,发现了一个特异在水稻根尖分生区处,从外向内第三层细胞表达的植株A906,而该层细胞在伸长区会逐渐发生纤维化,形成厚壁细胞。通过接头PCR方法分离侧翼序列,在插入位点两边各发现两个基因,但目前尚无法确定哪个基因在该层细胞特异表达。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 前言
• 1.1 拟南芥根的形态结构及径向模式
• 1.1.1 拟南芥根的形态结构
• 1.1.2 拟南芥根中的径向模式
• 1.2 水稻根的形态结构
• 1.3 水稻根的作用
• 1.4 IDD家族转录因子的研究进展
• 1.5 增强子陷阱系统
• 1.6 研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 载体
• 2.1.2 菌株
• 2.1.3 植物材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 启动子载体的构建
• 2.2.2 超量表达载体的构建
• 2.2.3 表达抑制载体的构建
• 2.2.4 农杆菌介导的遗传转化
• 2.2.5 水稻生长条件
• 2.2.6 GUS染色与观察
• 2.2.7 振动切片
• 2.2.8 树脂切片
• 2.2.9 侧翼序列分离
• 2.2.10 总RNA的提取与反转录
• 3 结果与分析
• 3.1 载体构建和转化
• 3.2 IDD转化苗
• 3.2.1 启动子转化苗的GUS染色模式
• 3.2.2 IDD12抑制表达的表型
• 3.2.3 IDD12超表达的表型
• 3.3 厚壁细胞特异表达的突变体植株
• 3.3.1 复筛
• 3.3.2 A906的染色模式
• 3.3.3 侧翼序列分离
• 4 讨论
• 4.1 IDD家族转录因子的表达谱
• 4.2 IDD家族转录因子的作用
• 4.3 A906与增强子陷阱
• 参考文献
• 附录
• 附录1:实验图片
• 附录2:部分实验的操作方法
• Protocol 1:碱裂解法抽提质粒
• Protocol 2:CTAB法抽提水稻总DNA
• Protocol 3:大肠杆菌化学感受态的制备
• Protocol 4:农杆菌电转化感受态的制备
• Protocol 5:接头PCR
• Protocol 6:植物总RNA的提取和反转录
• 附录3:部分试剂的配方
• 致谢